一种用于电池和超级电容混合电源的大功率充放电电路的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种大功率充放电电路，特别是一种用于电池和超级电容混合电源的大功率充放电电路。
【背景技术】
[0002]目前电池和超级电容混合电源系统广泛采用半桥式双向DC/DC作为其充放电电路。充放电电路包括:电池、超级电容器、滤波电感、滤波电容和绝缘栅双极晶体管及其驱动电路。
[0003]由于超级电容处在低压端，这种充放电电路在大功率充放电的情况下，滤波电感和绝缘栅双极晶体管的电流应力大，需要多组绝缘栅双极晶体管并联以及更大体积的滤波电感。因此这种大功率充放电电路使用的元器件较多，电路结构复杂，不易实现混合电源的轻量化，可靠性差。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种用于电池和超级电容混合电源的大功率充放电电路，解决目前常用大功率充放电电路较复杂、充放电路无法轻量化、可靠性差的问题。
[0005]—种用于电池和超级电容混合电源的大功率充放电电路，包括:电池B1、滤波电感L1、滤波电感L2、绝缘栅双极晶体管Vl、绝缘栅双极晶体管V2、绝缘栅双极晶体管V3、绝缘栅双极晶体管V4、滤波电容Cl、平衡滤波电容C2、超级电容SCl和超级电容SC2，还包括:连接器Xl和连接器X2。
[0006]连接器Xl的A端分别与电池BI—端和滤波电感LI 一端连接，滤波电感LI的另一端分别与绝缘栅双极晶体管Vl的S端和绝缘栅双极晶体管V2的D端连接。滤波电容Cl的一端分别与绝缘栅双极晶体管Vl的D端、超级电容SC2的一端、绝缘栅双极晶体管V3的D端和滤波电容C2的一端连接，滤波电容Cl的另一端分别与绝缘栅双极晶体管V2的S端、超级电容SC2的另一端和超级电容SCl的一端连接。滤波电感L2的一端与滤波电容Cl另一端连接，滤波电感L2的另一端与绝缘栅双极晶体管V3的S端和绝缘栅双极晶体管V4的D端连接。连接器Xl的B端分别与超级电容SCl的另一端、绝缘栅双极晶体管V4的S端和平衡电容C2的另一端连接，连接器X2的C端与绝缘栅双极晶体管Vl的G端连接，连接器X2的D端与绝缘栅双极晶体管V2的G端连接，连接器X2的E端与绝缘栅双极晶体管V3的G端连接，连接器X2的F端与绝缘栅双极晶体管V4的G端连接。
[0007 ]工作时，连接器XI的A端与负载正极连接，B端与负载负极连接。连接器X2的C、D、E和F端子为控制信号的输入端，输入脉冲信号控制绝缘栅双极晶体管V1、V2、V3和V4导通或关断。混合电源系统向直流负载供电情况下，绝缘栅双极晶体管Vl导通，绝缘栅双极晶体管V2关断，由蓄电池B1、超级电容SC2和SCl —起放电给直流负载提供能量，当超级电容SCl端电压和SC2端电压之和与蓄电池BI端电压相等，绝缘栅双极晶体管V2导通，缘栅双极晶体管Vl关断，蓄电池BI同时给直流负载供电和超级电容SCl充电。Vl和V2的导通控制实现了蓄电池、负载和超级电容的能量的传递。混合电源系统向负载供电时，当超级电容SCl与SC2电压发生不一致，绝缘栅双极晶体管V4导通，绝缘栅双极晶体管V3关断，滤波电感L2蓄能，绝缘栅双极晶体管V3开通，绝缘栅双极晶体管V4关断，超级电容SCl与滤波电感L2—起向超级SC2充电，实现超级电容SCl与超级电容SC2电压平衡。V3和V4的导通控制实现了超级电容SCl和超级电容SC2能量的传递。能量传递过程中，电容Cl吸收绝缘栅双极晶体管Vl和V2通断时产生的电压尖峰，电容C2吸收绝缘栅双极晶体管V2和V3通断时产生的电压尖峰，电感LI吸收绝缘栅双极晶体管Vl和V2通断时产生的电流尖峰，电感L2吸收绝缘栅双极晶体管V2和V3通断时产生的电流尖峰。
[0008]本发明的效果在于采用两组超级电容串联使得超级电容由原来的低压端变为高压端，在大功率充放电的情况下，滤波电感和绝缘栅双极晶体管的电流应力降低一倍，从而避免需要多组绝缘栅双极晶体管并联以和更大体积的滤波电感，使得这种充放电电路器件减少和体积减小，实现整个电路的轻量化，保证了可靠性。
【附图说明】
[0009]图1一种用于电池和超级电容混合电源的大功率充放电电路的示意图；
图2—种用于电池和超级电容混合电源的大功率充放电电路的蓄电池B1、超级电容SC2和SCl—起给直流负载放电工作原理图；
图3—种用于电池和超级电容混合电源的大功率充放电电路的蓄电池BI同时给直流负载供电和超级电容SCl充电工作原理图；
图4 一种用于电池和超级电容混合电源的大功率充放电电路的滤波电感L2蓄能工作原理图；
图5—种用于电池和超级电容混合电源的大功率充放电电路的超级电容SCl与滤波电感L2—起向超级SC2充电工作原理图。
【具体实施方式】
[0010]一种用于电池和超级电容混合电源系统的充放电电路，包括:电池B1、滤波电感L1、滤波电感L2、绝缘栅双极晶体管Vl、绝缘栅双极晶体管V2、绝缘栅双极晶体管V3、绝缘栅双极晶体管V4、滤波电容Cl、平衡滤波电容C2、超级电容SCl和超级电容SC2，还包括:连接器Xl和连接器X2。
[0011]连接器Xl的A端与电池B1、滤波电感LI一端连接，滤波电感LI的另一端与绝缘栅双极晶体管VI的S端、绝缘栅双极晶体管V2的D端连接，滤波电容CI的一端与绝缘栅双极晶体管Vl的D端、超级电容SC2的一端、绝缘栅双极晶体管V3的D端、滤波电容C2的一端连接，滤波电容Cl的另一端与绝缘栅双极晶体管V2的S端、超级电容SC2的另一端、超级电容SCl的一端连接，滤波电感L2的一端连接，滤波电感L2的另一端与绝缘栅双极晶体管￥3的3端、绝缘栅双极晶体管V4的D端连接，连接器Xl的B端与超级电容SCl的另一端、绝缘栅双极晶体管V4的S端、平衡电容C2的另一端连接，接器X2的C端与绝缘栅双极晶体管Vl的G端连接，连接器X2的D端与绝缘栅双极晶体管V2的G端连接、连接器X2的E端与绝缘栅双极晶体管V3的G端连接、连接器X2的F端与绝缘栅双极晶体管V4的G端连接。
[0012]电池和超级电容混合电源系统的充放电电路的基本组成为电池组B1、滤波电感LI和L2、绝缘栅双极晶体管V1~V4、滤波电容Cl、平衡滤波电容C2、超级电容SC1、和SC2。连接器Xl的A、B点相当于混合电源系统的输出端，使用时将A、B两端连接至直流负载用作混合电源系统充放电控制。当混合电源系统向直流负载供电时，绝缘栅双极晶体管Vl导通，绝缘栅双极晶体管V2关断，由蓄电池B1、超级电容S